锻造镦粗过程中常见的缺陷和对策有哪些(锻造镦粗计算公式)

导语：锻造镦粗过程中常见的缺陷和对策

镦粗加工是锻造加工中使锻件坯料髙度减小，横截面积增大的成形工序称为镦粗。镦粗是锻压加工中最基本的成形工序。

低塑性坯料镦粗时常易在侧表面产生纵向或呈45°方向的裂纹，锭料镦粗后上、下端常残留铸态组织等。另外，髙坯料镦粗时常由于失稳而弯曲f并可能发展成折叠等。

裂纹和残留铸态组织是由于镦粗时的变形不均匀造成的。在常温下镦粗时产生这种变 形不均勻的原因主要是工具与坯料端面之间摩擦力 的影响，这种摩擦力使金属变形困难，使变形所需 的单位压力增髙。在接触面上，由于中心处的金属流动还受到外层的阻碍，故愈靠近中心部分受到的摩擦阻力愈大，变形愈困难。由于这样的受力情况，所形成的近似锥形的区比第n区变形困难，一般称为困难变形区。

在平板间热镦粗坯料时，产生变形不均匀的原因除工具与毛坯接触面的摩擦影响外，温度不均也是一个很重要的因素。与工具接触的上、下端金属由于温度降低快，变形 抗力大，故较中间处的金属变形困难。

由于以上原因，使金属的变形程度小和温度低，故镦粗锭料时此区铸态组织不易破碎和再结晶，结果仍保留粗大的铸态组织。由于变形程度大和温度高，铸态组织被破碎和再结晶充分，从面形成细小晶粒的锻态组织，而且锭料中部的原有孔隙也被焊合了。

由于金属变形稈度大，变形程度较小，于是金属向外流动时便对金属作用有压应力f并使其在切向受拉应力。愈靠近坯料表面切向拉应力愈大。当切向拉应力超过材料当时的强度极限或切向变形超过材料允许的变形程度时，便引起纵向裂纹。

低塑性材料由于抗剪切的能力弱，常在侧表面产生4方向的裂纹。

由上述可见，镦粗时的侧表面裂纹和内部组织不均匀都是由T变形不均匀引起的。镦粗时产生这种变形不均匀的原因，一是工具与坯料接触面的摩擦影响；二是与工具接触的部分金属由于温度降低快，A较高。因此，为保证内部组织均匀和防止侧表面裂纹产生，应当 改善或消除引起变形不均的因素或采取合适的变形方法。通常采取的对策是：

1.使用润滑剂和预热工具

镦粗低塑性材料时常用的润滑剂有玻璃粉、玻璃棉和石墨粉等，为防止变形金属很快地冷却，镦粗用的工具均应预热至200〜300C。

2.采用四形毛坯

锻造低塑性材料的大型锻件时，镦粗前将坯料压成凹形，可以明显提高镦粗时允许的变形程度。这是因为凹形坯料镦粗时沿径向有压应力分量产生,对侧表面的纵向开裂起阻止作用。'

3. 釆用软金属垫这

热镦粗大型和较大型的低塑性材料锻件时，在工具和坯料之间放置度不低于坯料溫度的软金属垫板。由于放置了这种易变形的软垫（一般采用碳素钢），变形金属不直接受到工具的作用。由于软垫的变形抗力较低故先变形并拉着坯料作径向流动，结果坯料的侧面内凹 ,当继续镦粗时软垫直径增大，厚度变薄，温度降低，变形抗力增大，而此时坯 料明显地镦粗，侧面内凹消失，呈现圆柱形，再继续镦粗时，可获得程度不太大的鼓形。

由于镦粗过程中坯料侧面内凹，沿侧表面有压应力分量产生，因此产生裂纹的倾向显著降低。又由于坯料上、下端面部分也有了较大的变形，故不再保留铸态组织了。

4.采用铆镦、叠镦和套环内镦粗

(1)铆镦

髙速钢坯料镦粗时常因出现鼓形而产生纵向裂纹，为了避免产生纵向裂纹常采用铆镦。 钾镦就是预先将坯料端部局部成形t再重击镦粗把内凹部分镦出、然后镦成圆柱形。对于小坯料可先将坯料斜放、轻击，旋转打棱成铆镦的形状。

(2)叠镦

叠镦主要用于扁平的圆盘锻件，将两件叠起来镦粗，形成鼓形，然后各自换成叠镦的形状继续镦粗消除鼓形。叠镦不仅能使变形均匀，而ft能显著地降低变形抗力。

(3)在套环内镦粗

这种镦粗方法是在坯料的外圈加个碳钢外套,靠套环的径向压力来减小屮于变形不均而引起的附加拉应力，镦粗后将外套去掉。这种锻造方法上要用于镦粗低®-性的高合金钢。

5.采用反复镦粗拔长的锻造工艺

反复镦粗拔长工艺有单向（轴向）反复镦拔、十字反复镦拔、双十字反复镦拔等多种变 形方法。其共同点是使镦粗时困难变形区在拔长时受到变形，使整个坯料各处变形都比较均匀。这种锻造工艺在锻造高速工具钢、&12型模具钢、铝合金和钛合金时应用较广。

当坯料髙度超过其直径的3倍时，镦粗时容易失稳而弯曲，尤其当毛坯端面与轴线不垂直，或毛坯有弯曲，或毛坯各处温度和性能不均，或砧面不平时更容易产生弯曲。弯曲了的毛坯如不及时校正而继续镦粗则要产生折叠。

为防止镦粗时产生纵向弯曲，圆柱体毛坯高度与直径之比不应超过2.5〜3。在2〜2.2 的范围内更好。对于平行六毛坯，其高度与较小基边之比应小于3.5〜4。

镦粗前毛坯端而应平整，并与轴心线垂直。

镦粗前毛坯加热温度应均匀，镦粗时要把毛坯围绕着它的轴心线不断地转动，毛坯发生弯曲时必需必需立即校正。

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